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KR102134925B1 - 혹한기 철도 분기부 선로전환기 장애 예방을 위한 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법 - Google Patents

혹한기 철도 분기부 선로전환기 장애 예방을 위한 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법 Download PDF

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KR102134925B1
KR102134925B1 KR1020180158176A KR20180158176A KR102134925B1 KR 102134925 B1 KR102134925 B1 KR 102134925B1 KR 1020180158176 A KR1020180158176 A KR 1020180158176A KR 20180158176 A KR20180158176 A KR 20180158176A KR 102134925 B1 KR102134925 B1 KR 102134925B1
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KR
South Korea
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rail
branch
icing system
icing
preventing
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고태훈
김만철
오혁근
유한주
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 철도 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도 분기부 레일에 설치되어 레일에의 적설과 빙설을 방지하기 위한 안티 아이싱 시스템으로서, 상기 철도 분기부 레일에 부착되어 상기 레일을 가열하기 위한 가열판; 상기 가열판의 상기 철로 레일 일측에 설치되어 양단에 설치되는 전극에 의해 발열이 유도되는 루테녹스(Ru) 발열체; 및 상기 루테녹스(Ru) 발열체 및 상기 전극을 커버하는 절연부;를 포함하여 구성되며, 상기 안티 아이싱 시스템은 고정 수단에 의해 상기 철로 레일의 분기부에 고정되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법을 제공한다.

Description

혹한기 철도 분기부 선로전환기 장애 예방을 위한 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법{ANTI-ICING SYSTEM TO PREVENT RAILWAY TURNOUT SWITCH FAILURE IN COLD WEATHER AND PREVENTION METHOD AGAINST RAILWAY TURNOUT SWITCH FAILURE USING THE SAME}
본 발명은 분기부 선로전환기 장애 예방을 위한 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 적설 및 결빙으로 인해 분기부 선로전환기의 레일에 대한 밀착 불량을 예방하기 위한 분기부 선로전환기 안티 아이싱(anti-icing) 시스템에 관한 것으로서, 신속한 응답으로 선로전환기 관리를 위한 시간과 노동력을 절감하고, 반영구적으로 사용될 수 있으며, 유지 관리가 용이한 특성을 갖는 철도 분기부 선로전환기 장애 예방을 위한 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철도 분기부는 도 1에 도시된 바와 같이, 포인트(point)부와 리드(lead)부, 크로싱(crossing)부로 구성되는데, 선로가 분기되는 지점, 포인트부는 크게 기본레일, 텅레일, 선로전환기(철관장치 포함) 등으로 구성되며, 선로가 완전히 분기되는 지점, (고정/가동) 크로싱부는 고정크로싱부의 경우, 주레일, 가드레일, 고정크로싱(노즈, 윙부) 등으로 구성되며, 가동크로싱부의 경우, 주레일, 가드레일, 가동크로싱(크레들, 노즈레일, 윙레일), 선로전환기(철관장치 포함) 등으로 구성된다. 또한, 포인트부와 크로싱부를 연결하는 부분인 리드부는 주레일과 리드레일 등으로 구성되며 이를 종합하여 분기부라고 한다.(도 1 참조)
일반적으로 선로전환기는 철로 차량이 본 레일에서 다른 방향의 레일로 진입할 수 있도록 하기 위한 레일 분기지점에 설치되어 기본레일(본선레일)의 측면에 위치된 텅레일(가변레일)을 좌측 또는 우측으로 즉 기본레일 측으로 붙이거나 또는 분리시키는 용도로 사용된다.
그런데 선로전환기에 사용되는 텅레일은 기온이 영하로 내려가는 겨울철에 강우 또는 강설 후 기온이 급강하하면 그 주변에 있는 물이나 눈이 결빙되어 텅레일이 이동 불가능한 상태가 되고, 이 경우에는 차량을 목적으로 하는 방향으로 진입시킬 수 없을 뿐만 아니라 텅레일의 이동이 완전하고, 충분하게 이루어지지 않으면 차량이 궤도로부터 탈선될 우려마저 있는 것이다.(도 2 및 도 3 참조)
또한, 기본레일과 텅레일 주변의 적설 및 결빙으로 인해 빙설이 형성되어 있을 경우에는 전환이 이루어지지 않아 열차 탈선 등 사고의 발생 가능성도 있기 때문에 철도 레일 및 선로전환기는 빙설이 생기지 않도록 유지해야 한다,
(실제로 선로전환기 밀착 불량 및 전환 실패로 인한 국내 열차 운행 장애 건수는 2000년에서 2010년 동안 119건이 발생하였으며, 2011년에서 2013년 사이에는 41건이 발생하였고, 이에 따라 2000년부터 현재까지 선로전환기 장애 예방을 위한 융설장치가 코레일 관내 2931개소가 설치되어 있음)
또한, 이러한 빙설이 분기부 선로전환기나 레일 주변에 형성되어 있을 경우 인력에 의한 제설 및 제빙이 필수적이므로 노동력이 과도하게 소요되고 이에 따른 시간이 많이 필요하며 혹한기에는 열차 운행에도 차질을 빚을 수 있어 이에 대한 해결이 필요한 상황이다.
이를 위해 다양한 기술들이 개발 및 제안되고 있으며, 몇 가지 경우를 예시하면 다음과 같이,
우선, 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1203065호 "철로 분기기용 전기 히팅장치 및 이의 설치방법"은 궤도 전철기의 구동에 연동하여 상판 내부의 전기력선과 전기적으로 접속되는 히팅요소가 구비된 것으로, 이는 히팅요소의 열효율이 떨어지는 한계점이 있다.
또한, 대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2016-0073256호 "히팅수단이 마련된 철로분기기장치"는 기본레일 또는 텅레일에 탄소섬유로 이루어진 발열체를 설치하여 상기 기본레일 또는 텅레일을 가열하는 히팅수단이 마련된 철로분기기장치를 제공하는 것이나, 발열체를 위한 별도의 홈을 제작해야 하므로, 제작 비용이 많이 들고 공정이 복잡한 한계점이 있다.
또한, 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1641103호 "모듈형 레일 히팅장치"는 레일의 하부에 구비되며, 내부에 적어도 일측이 개구된 수용공간이 형성된 케이싱; 및 수용공간에 인입 및 인출 가능하도록 형성되며, 상기 수용공간에 인입된 상태에서 상기 레일 및 상기 레일의 인접영역에 열을 전달시키는 히팅모듈; 을 구비하나, 열 전달의 효율이 떨어지며, 케이싱과 히팅부재를 제조하기 위한 제조 공정이 복잡한 문제점이 있다.
또한, 대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2008-0091533호 "인덕션 히팅 방식 레일 열처리기를 이용한 레일의 일정부분열처리 방법"은 담금질, 본코일, 예비코일로 구성되는 인덕션 히팅 방식 레일 열처리기를 이용하여 레일을 열처리하는 방법에 있어서, 상기 예비코일에 레일을 삽입하여 세팅한 후, 소정의 시간 동안 대차의 이동 없이 전력 234KW로 레일의 일정부분을 가열하여 열처리함을 특징으로 하나, 열 효율이 떨어지며, 레일의 상측에 설치하여 사용상의 제한이 있는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1203065호 "철로 분기기용 전기 히팅장치 및 이의 설치방법" 대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2016-0073256호 "히팅수단이 마련된 철로분기기장치" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1641103호 "모듈형 레일 히팅장치(Module Type Rail Heating Apparatus)" 대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2008-0091533호 "인덕션 히팅 방식 레일 열처리기를 이용한 레일의 일정부분열처리 방법"
본 발명은 상기 상황을 고려하여 개발된 것으로, 분기부 선로전환기가 작동하는 텅레일과 기본레일 사이에 적설 및 결빙이 발생하지 않도록 하여 선로전환기에 의한 텅레일의 기본레일로의 밀착을 가능하게 하고, 또한 전환 필요시 빙착으로 인한 전환 실패를 방지할 수 있는 분기부 선로전환기의 안티 아이싱 기술을 제공하기 위한 것이다.
또한, 상기와 같은 분기부 안티 아이싱 기술에 있어 신속한 응답으로 선로전환기 관리를 위한 시간과 노동력을 절감하고, 유지 관리가 용이하며, 반영구적으로 사용될 수 있는 특성을 갖는 분기부 안티 아이싱 기술을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는
철도 분기부 레일에 설치되어 레일에의 적설과 결빙을 방지하기 위한 안티 아이싱 시스템으로서,
상기 철도 분기부 레일에 부착되어 상기 레일을 가열하기 위한 가열판;
상기 가열판의 상기 레일 일측에 설치되어 양단에 설치되는 전극에 의해 발열이 유도되는 루테녹스(Ru) 발열체; 및
상기 루테녹스(Ru) 발열체 및 상기 전극을 커버하는 절연부;를 포함하여 구성되며,
상기 안티 아이싱 시스템은 고정 수단에 의해 상기 레일에 고정되는 것을 특징으로 하는 분기부 선로전환기 장애 예방을 위한 분기부 선로전환기 안티 아이싱 시스템을 제공한다.
상기 실시예에서, 상기 가열판은 금속판, 세라믹, 스테인리스, 금속 또는 유리로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 전극은 직렬 방식 또는 병렬 방식으로 주변부의 안티아이싱 시스템과 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 절연부는 고강도 폴리머 수지로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 고정수단은 클램프 또는 자석으로 구성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 자석은 상기 가열판 중에 매립 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 루테녹스 발열체는 40~60W/cm2의 전력밀도와 500℃까지의 고온 성능을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 안티 아이싱 시스템이 종단부 길이는 30~50 cm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 안티 아이싱 시스템의 형상이 좁고 긴 경우 루테녹스 발열체를 내부에 복수개로 형성하며, 열팽창에 의한 휨을 방지하기 위하여 상기 루테녹스 발열체 중간에 체결홈을 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 체결홈을 접시 나사홈의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 가열판의 일부 코너를 면치기 가공하여 공기 간격을 줄이고 면접촉을 증대시켜 원활한 열전도가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는
분기부 선로전환기 기본레일에 안티 아이싱 시스템을 부착 고정하여 적설과 결빙을 방지하기 위한 방법으로서,
상기 안티 아이싱 시스템은 선로전환기 기본레일에 부착되어 상기 레일을 가열하기 위한 가열판; 상기 가열판의 상기 철로 레일 일측에 설치되어 양단에 설치되는 전극에 의해 발열이 유도되는 루테녹스(Ru) 발열체; 및 상기 루테녹스(Ru) 발열체 및 상기 전극을 커버하는 절연부;를 포함하고, 상기 안티 아이싱 시스템은 고정 수단에 의해 상기 레일에 고정되며, 상기 전극에 전력을 공급하여 상기 루테녹스(Ru) 발열체의 발열에 의한 열전도에 의해 상기 레일주변을 융설하는 것을 특징으로 하는 선로전환기 장애 예방을 위한 분기부 선로전환기 안티 아이싱 방법을 제공한다.
상기 실시예에서, 상기 가열판은 금속판, 세라믹, 스테인리스, 금속 또는 유리로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 전극은 직렬 방식 또는 병렬 방식으로 주변부의 안티-아이싱 시스템과 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 절연부는 고강도 폴리머 수지로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 고정수단은 클램프 또는 자석으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 히터의 보호수단으로 금속 또는 비금속으로 구성된 덮개를 구비하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 자석은 상기 가열판 중에 매립 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 루테녹스 발열체는 40~60W/cm2의 전력밀도와 500℃까지의 고온 성능을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 안티 아이싱 시스템이 종단부 길이는 30~50 cm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 안티 아이싱 시스템의 형상이 좁고 긴 경우 루테녹스 발열체를 내부에 복수개로 형성하며, 열팽창에 의한 휨을 방지하기 위하여 상기 루테녹스 발열체 중간에 체결홈을 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 체결홈을 접시 나사홈의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 가열판의 일부 코너를 면치기 가공하여 공기 간격을 줄이고 면접촉을 증대시켜 원활한 열전도가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 실시예들에 따른 분기부 선로전환기 장애 예방을 위한 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 안티 아이싱 방법에 따르면,
분기부 선로전환기가 작동하는 가변레일(텅레일)과 본선레일(기본레일) 사이에 적설 및 결빙이 발생하지 않도록 하여 선로전환기에 의한 가변레일(텅레일)의 본선레일(기본레일)의 밀착을 가능하게 하고, 또한 선로전환기의 전환이 필요한 경우 탈착이 용이하므로 적설 및 결빙으로 인한 전환 실패 및 이로 인한 열차 탈선 등 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 높은 전력밀도에 따른 최고 500℃의 고온 발생이 가능하므로 가열판을 통한 레일 금속과 열전도에 의해 열을 전달하므로 신속한 응답이 가능하며, 이에 따라 선로전환기 관리를 위한 시간과 노동력을 절감하며 높은 에너지 전달 효율에 따른 에너지 비용을 절감할 수 있다.
또한, 장치가 모듈 단위로 형성되므로 유지 관리가 용이하며, 반영구적으로 사용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 장치를 원하는 크기 및 형상으로 설계할 수 있으므로 설계의 유연성이 있어, 포인트부 본선레일(기본레일) 뿐만 아니라 철관장치, 궤간(Rail Guage) 내 침목 및 자갈도상 상부, 가동크로싱부 등 빙설이 발생할 수 있는 구간에 다양한 융설 목적으로 사용할 수 있는 등 용처의 다변화가 가능한 장점이 있다.
이로 인해, 열차 지연 및 유지 보수 시간 감소를 통해 열차 운용율을 향상시킬 수 있고, 동절기 철도 안전 운행 확보를 통해 국민 안전을 증대시킬 수 있다.
특히, 향후 남북 철도의 연결 사업에 대비하여 혹한 기간이 장기간인 북측 구간 및 이후 중국, 몽골, 시베리아 구간까지의 안티 아이싱 사업을 확장할 수 있는 효과도 기대해 볼 수 있으며, 철도 산업의 신수요 창출 및 관련 산업으로의 기술 파급도 기대할 수 있으며 극한 기후 국가에 대한 기술 수출도 기대해볼 수 있다.
도 1은 철도 분기부의 일반적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 철도 포인트부 선로전환기(철관장치 포함) 주변의 적설 현황을 나타내는 사진이다.
도 3은 철도 선로전환기의 융설장치가 필요한 부분의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 철도 포인트부의 제빙 필요 개소의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 철도 선로 전환기주변 본선레일(기본레일)에 융설장치가 설치되는 기존 기술의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템을 나타내는 구성도의 일 예이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 안티 아이싱 시스템의 상호 연결 형태의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템이 철도 분기부 레일에 설치된 것을 나타내는 측단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어 절연부를 보호하는 덮개구조의 예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어, 체결홈을 포함하는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어, 접시나사홈을 포함하는 것을 나타내는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어, 피가열체(레일) 접촉면의 형상의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 철도 포인트부 선로전환기(철관장치 포함)주변의 적설 현황을 나타내는 사진이고, 도 3은 철도 선로전환기의 융설장치가 필요한 부분의 일 예를 나타내는 도면이며, 도 4는 철도 포인트부의 제빙 필요 개소의 일 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 철도 선로 전환기에 융설장치가 설치되는 기존 기술의 일 예를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 기존의 철도 분기부의 경우 적설이 발생하면 일정 제설 및 결빙 방지를 위한 히팅장치(열선)가 설치되어 있어 열을 발생하고 있으나, 비효율적인 에너지 방식이므로 장애가 완전 해소될 수 없고, 또한 일정 수준 이상의 폭설시에는 인력 제설을 별도로 실시해야 하므로 노동력과 시간이 과도하게 소요되는 실정이다.
본 발명은 이와 같은 기존 기술의 한계점을 극복하기 위해 개발된 기술이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템을 나타내는 구성도의 일 예이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템이 철도 분기부 레일에 설치된 것을 나타내는 측단면도이다.
본 발명에 따른 안티 아이싱 시스템은 도 5와 같이 기존 또는 신설되는 철도 포인트부 선로전환기주변 본선레일(기본레일) 측면(일면 또는 부분면)에 설치될 수 있다. 그러나, 여기에만 한정되는 것은 아니며 선로전환기 철관장치 자체에도 설치될 수 있고, 기타 레일의 하단부, 분기부 다른 부분 등 융설이 필요한 부분에 다양하게 적용될 수 있다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안티 아이싱 시스템은
상기 철도 분기부 레일에 부착되어 상기 철도 레일을 가열하기 위한 가열판과, 상기 가열판의 상기 철도 레일 일측에 설치되어 양단에 설치되는 전극에 의해 발열이 유도되는 루테녹스(Ru) 발열체와, 상기 루테녹스(Ru) 발열체 및 상기 전극을 커버하는 절연부와 외부로부터 충격을 보호하는 덮개를 포함하여 구성된다.
이와 같은 안티 아이싱 시스템은 대략 긴 직사각형의 모듈로 형성되며, 상기 안티 아이싱 시스템은 고정 수단에 의해 상기 철로 레일의 분기부에 고정될 수 있다.
이때, 상기 가열판(substrate)(503)은 상기 루테녹스(Ru) 발열체에서 발생되는 열을 전도에 의해 철로에 전달하는 것으로서, 금속판, 세라믹, 스테인리스 또는 유리 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 루테녹스(Ru) 발열체(502)는 전극에 의한 전력 공급에 의해 열을 발생시키는 발열체로서 높은 전력밀도(약 40~60W/cm2)의 급속가열과 최고 500℃까지, 예를 들어 요구 조건에 따라 약 100~500℃까지, 더욱 바람직하게는 약 300~500℃의 높은 온도까지 단시간에 승온될 수 있는 성분이다.
본 발명에서 상기 전극은 주변부의 안티 아이싱 시스템과 다양한 방식으로 연결될 수 있으며, 공간의 효율적 사용을 위해 직렬 방식 또는 병렬 방식으로 연결될 수 있다(도 7a 및 도 7b 참조).
또한, 본 발명에서 상기 절연부(501)는 안전과 효율 상승을 위한 것으로서, 고강도 폴리머 수지로 이루어진 플라스틱을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 상기 안티 아이싱 시스템을 철도 분기부 레일, 철관장치 등에 고정하는 방법은 다양한 방법이 이용될 수 있으며, 예를 들어 클램프를 이용하는 방법 또는 자석을 이용하는 방법, 볼트 또는 앵커를 이용하는 방법 등이 사용될 수 있다.
그 중에서 자석을 이용하는 방법은 철도 분기부 레일에 직접 부착되는 부분인 가열판(503)의 일 부분에 소형 자석을 매립 설치하여 자석의 면접착력에 의해 부착, 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상기 안티 아이싱 시스템은 전체적으로 긴 직사각형 형태를 이루도록 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 요구 스펙 등에 따라 다양한 길이, 형태로 변형할 수 있다.
예를 들어, 철도 분기부의 요구 스펙에 따라 전체 종단부 길이가 30~50cm 길이로 형성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어 절연부를 보호하는 덮개구조의 예를 나타내는 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 가열판의 일측에서 루테녹스 발열체의 열전달을 효율적으로 하고 루테녹스 발열체를 보호하는 절연부 및 덮개는 다양한 형태로 구비될 수 있다. 특히 도 9c는 가열판 측면에 홈을 내어 덮개를 클램프형으로 형성한 구조를 나타낸다.
이때, 상기 절연부를 고강도 폴리머 수지로 구성될 수 있고, 그 외측에 외측에 보호수단으로 커버(덮개)를 설치할 수 있으며, 상기 커버는 상기 고강도 폴리머 수지가 함께 적용될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어, 체결홈을 포함하는 것을 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어, 접시나사홈을 포함하는 것을 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안티 아이싱 시스템의 형상이 좁고 긴 경우 루테녹스 발열체를 내부에 복수개로 형성할 수 있으며, 열팽창에 의한 휨을 방지하기 위하여 발열체 중간에 체결홈을 형성할 수 있다. 이러한 체결홈을 1개 또는 2개 이상 복수개 형성할 수 있다.
또한, 가열판과 피가열판의 면접촉을 향상시키기 위하여 체결홈을 접시 나사홈을 형성할 수 있으며, 이에 의해 나사머리의 노출을 막을 수 있는 장점도 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 아이싱 시스템에 있어, 피가열체 접촉면의 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 피가열체와 가열판의 접촉면에 공기 간격이 크지 않은 경우에는 가열판을 가공할 필요가 없으나(도 12a), 피가열체와 가열판의 접촉면에 공기 간격이 큰 경우에는 가열판의 일부 코너를 가공(예, 면치기 가공)하여 공기 간격을 줄이고 면접촉을 증대시켜 원활한 열전도가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다(도 12b)
본 발명은 상기 안티 아이싱 시스템(장치)을 철도 분기부 레일에 설치하여 철도 레일에의 적설과 빙설을 방지하는 안티 아이싱 방법 또한 제공한다.
본 발명에 따른 안티 아이싱 방법은
철도 분기부 레일에 안티 아이싱 시스템을 부착 고정하여 철도 레일에의 적설과 결빙을 방지하기 위한 방법으로서,
상기 안티 아이싱 시스템은 상기 철도 분기부 레일에 부착되어 상기 철도 레일을 가열하기 위한 가열판; 상기 가열판의 상기 철도 레일 일측에 설치되어 양단에 설치되는 전극에 의해 발열이 유도되는 루테녹스(Ru) 발열체; 및 상기 루테녹스(Ru) 발열체 및 상기 전극을 커버하는 절연부;를 포함하고, 상기 안티 아이싱 시스템은 고정 수단에 의해 상기 철도 분기부 레일에 고정되며, 상기 전극에 전력을 공급하여 상기 루테녹스(Ru) 발열체의 발열에 의한 열전도에 의해 상기 철도 분기부 레일을 융설하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 안티 아이싱 방법에서의 구체적인 내용은 상기 본 발명에 따른 안티 아이싱 시스템에 관한 설명과 동일하므로 별도의 중복 설명을 생략한다.
이상, 본 발명에 따른 분기부 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템 및 이를 이용한 철도 분기부 안티 아이싱 방법에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다.
이상 설명된 본 발명에 따른 안티 아이싱 기술에 의하면, 선로전환기가 작동하는 포인트부 본선레일(기본레일)과 가변레일(텅레일) 사이에 적설 및 결빙이 발생하지 않도록 하여 선로전환기의 밀착을 가능하게 하고, 또한 선로전환기의 전환이 필요한 경우 탈착이 용이하므로 적설 및 결빙으로 인한 전환 실패 및 이로 인한 열차 탈선 등 사고를 방지할 수 있으며, 높은 전력밀도에 따른 고온 발생이 가능하여 가열판을 통한 전도에 의해 열을 전달하므로 신속한 응답이 가능하고, 이에 따라 선로전환기 관리를 위한 시간과 노동력을 절감할 수 있다. 또한, 장치가 모듈 단위로 형성되므로 유지 관리가 용이하고 반영구적으로 사용될 수 있으며, 또한, 장치를 원하는 크기 및 형상으로 설계할 수 있으므로 설계의 유연성이 있어 포인트부 본선레일(기본레일) 뿐만 아니라 철관장치, 궤간(Rail Guage) 내 침목 및 자갈도상 상부, 가동크로싱부 등 적설 및 결빙이 발생할 수 있는 구간에 다양한 융설 목적으로 사용할 수 있는 등 용처의 다변화가 가능한 장점이 있다. 따라서, 열차 지연 및 유지 보수 시간 감소를 통해 열차 운용율을 향상시킬 수 있고, 동절기 철도 안전 운행 확보를 통해 국민 안전을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 철도 레일
501 : 절연부
502 : 루테녹스(Ru) 발열체
503 : 가열판

Claims (22)

  1. 철도 분기부 레일에 설치되어 철도 레일에의 적설과 빙설을 방지하기 위한 안티 아이싱 시스템으로서,
    상기 철도 분기부 레일에 부착되어 상기 철도 레일을 가열하기 위한 가열판;
    상기 가열판의 상기 철도 레일 일측에 설치되어 양단에 설치되는 전극에 의해 발열이 유도되는 루테녹스(Ru) 발열체; 및
    상기 루테녹스(Ru) 발열체 및 상기 전극을 커버하는 절연부;를 포함하여 구성되며,
    상기 안티 아이싱 시스템은 고정 수단에 의해 상기 철도 분기부 레일에 고정되며, 상기 가열판은 금속판, 세라믹, 스테인리스 또는 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 직렬 방식 또는 병렬 방식으로 주변부의 안티아이싱 시스템과 연결되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연부는 고강도 폴리머 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정수단은 클램프 또는 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 자석은 상기 가열판 중에 매립 설치되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 루테녹스 발열체는 40~60W/cm2의 전력밀도와 500℃까지의 고온 성능을 갖는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 안티 아이싱 시스템이 종단부 길이는 30~50 cm인 것을 특징으로 하며 단독 또는 복수개의 설치를 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 안티 아이싱 시스템의 형상이 좁고 긴 경우 루테녹스 발열체를 내부에 복수개로 형성하며, 열팽창에 의한 휨을 방지하기 위하여 상기 루테녹스 발열체 중간에 체결홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 체결홈을 접시 나사홈의 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열판의 일부 코너를 면치기 가공하여 공기 간격을 줄이고 면접촉을 증대시켜 원활한 열전도가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 분기부 안티 아이싱 시스템.
  12. 철도 분기부 레일에 안티 아이싱 시스템을 부착 고정하여 철도 레일에의 적설과 빙설을 방지하기 위한 방법으로서,
    상기 안티 아이싱 시스템은 상기 철도 분기부 레일에 부착되어 상기 철도 레일을 가열하기 위한 가열판; 상기 가열판의 상기 철로 레일 일측에 설치되어 양단에 설치되는 전극에 의해 발열이 유도되는 루테녹스(Ru) 발열체; 및 상기 루테녹스(Ru) 발열체 및 상기 전극을 커버하는 절연부;를 포함하고, 상기 안티 아이싱 시스템은 고정 수단에 의해 상기 철도 분기부 레일에 고정되며, 상기 전극에 전력을 공급하여 상기 루테녹스(Ru) 발열체의 발열에 의한 열전도에 의해 상기 철도 분기부 레일을 융설하며, 상기 가열판은 금속판, 세라믹, 스테인리스 또는 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 전극은 직렬 방식 또는 병렬 방식으로 주변부의 안티아이싱 시스템과 연결되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 절연부는 고강도 폴리머 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 고정수단은 클램프 또는 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 자석은 상기 가열판 중에 매립 설치되는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 루테녹스 발열체는 40~60W/cm2의 전력밀도와 500℃까지의 고온 성능을 갖는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 안티 아이싱 시스템이 종단부 길이는 30~50 cm인 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 안티 아이싱 시스템의 형상이 좁고 긴 경우 루테녹스(Ru) 발열체를 내부에 복수개로 형성하며, 열팽창에 의한 휨을 방지하기 위하여 상기 루테녹스(Ru) 발열체 중간에 체결홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 체결홈을 접시 나사홈의 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
  22. 청구항 12에 있어서,
    상기 가열판의 일부 코너를 면치기 가공하여 공기 간격을 줄이고 면접촉을 증대시켜 원활한 열전도가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 선로전환 장애 예방을 위한 철도 분기부 안티 아이싱 방법.
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